[发明专利]一种引入量子点的日盲紫外探测结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种引入量子点的日盲紫外探测结构及其制备方法，本发明的探测结构包括设置在底层的可见光电荷耦合元件CCD探测器、覆盖在所述可见光CCD探测器的表面平整层、设置在平整层的表面的波长转换层和设置在顶层的滤光层；可见光CCD探测器包括阵列式光敏单元；波长转换层由呈阵列分布的波长转换单元构成，且波长转换单元为微透镜结构，其材料采用了聚合物混溶量子点，量子点为ZnCdS:Mn/ZnS厚壳层量子点。常规紫外探测系统需要专门设计一个可探测紫外光的结构，本发明的探测结构相比于现有的紫外探测系统，实现了使用常规可见光CCD对紫外光进行探测的功能，且该系统的结构简单、性能稳定、加工容易、成本较低。

技术领域

本发明属于紫外光电探测技术领域，涉及一种基于量子点紫外探测成像技术,尤其涉及一种引入量子点的日盲紫外探测结构及其制备方法。

背景技术

紫外探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器，光电探测器利用光电效应，把光学辐射转化成电学信号，属于光电探测器中的一类特殊分支。现在基于电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)的可见光成像探测技术已经十分成熟，但是，对于紫外光，由于其波长短、频率高、单光子能量大而更容易被吸收，很难直接探测。

从理论上讲，CCD对0.1～1100nm的光子都有响应，但实际上对于波长小于400nm的波段CCD是无法成像的，原因是CCD表面的多晶硅电极对低于400nm的紫外线有强烈的吸收，使得紫外光线无法穿透CCD表面进入CCD内部，从而无法被探测到。因此，改变CCD结构和通过借助其他元件实现光谱转换是探测紫外光的主要途径。现有的紫外检测方案主要分为三类:一是先利用短波通的截止滤光片将可见光排除，再通过像增强器实现光-电-光转换，紫外光在经过像增强器时可同时满足信号放大和可见光的转换，之后采用普通CCD探测；二是直接采用可响应紫外光的背照式进行CCD探测，其响应波长为200nm-1000nm；三是通过在CCD表面涂覆荧光材料实现光-光转换进行探测。基于像增强器的成像装置已经发展得较为成熟了，但是其电子倍增装置一般体积较大还需施以千伏级的电压，并且需要短波通的截止滤光片；而背照式CCD的技术起步较晚，将随着氮化铝镓(AlGaN)外延材料的发展而获得性能提升。而且，从工业生产上讲，如果能利用已有的可见光CCD的加工流程去进行调整优化而不是开发新的方法和工艺来完成对紫外光的探测和成像，将会大大的减小生产的成本，也可以更好的用现有技术进行对接实现。在可见光CCD表面涂覆荧光材料实现光-光转换进行探测的方法刚好可以适用于上述想法。

CCD是在硅集成电路上制作而成的，其工艺基本组成包括清洗、氧化、扩散、光刻、刻蚀、离子注入、LPCVD、等离子生长和中测单项工艺，CCD的制造就是将这些单项工艺以不同数目和次序加以组合而成。

由于CCD的感光表面是由许多个同样的感光单元组合而成的阵列，若是在其表面涂覆荧光材料时不按照阵列划分而是采用全覆盖的统一表面的话，对于原本应入射到感光单元A的一束光，由于荧光材料层的散射和反射等原因，有很大的可能会使一部分光入射到与其相邻的感光单元B上造成串扰。为了避免串扰的产生，对于CCD的感光单元阵列，其上层涂覆的荧光材料需同样加工成与每个感光单元一一对应的波长转化层阵列。

对于在CCD表面进行透光介质阵列的额外加工，较为成熟的就是微透镜的加工工艺，微透镜阵列的制作方法有多种，例如平面工艺离子交换法、光敏玻璃法、全息法、菲涅尔波带透镜法、光刻胶热熔融法等,在这些方法中,光刻胶热熔融法以其制作工艺简单、成本低和周期短等优点而被广泛应用。但是，由于光刻胶成分在化学稳定性和透光率方面都不优异，光刻胶热熔融法直接应用于在CCD表面涂覆荧光材料还存在很多不足，需要进一步的改进。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种引入量子点的日盲紫外探测结构及制备方法，本发明得到的探测结构实现了不受可见光影响的日盲式紫外图像探测，且结构简单、加工容易、成本较低。